几种锰矿的冶炼及提纯技术分析(2)

1.4 存在的挑战

锰矿主要用于埋弧炉生产硅或锰铁，其中+6 mm粗颗粒是首选原料。烧结法会增加成本，因此锰铁合金工业中还不是很普遍，但同时它也制约着选矿新方法的发展，例如浮选、重选等现有精矿选矿方法。跳汰机和磁选机常用于去除低密度矸石和含铁杂质，硅质矿床中主要的锰矿物有铜镍矿、铁镍矿和菱锰矿，但它们的锰和硅是化学结合的，不能用普通的物理选矿法分离。硅酸锰矿主要为难磨矿，由于其晶体结构致密，矿石的浸出也十分困难，但开发合适的添加剂来提高磨矿浸出效率是研究的新领域。不适合铁合金生产的路基矿石应粉碎成更细的粒度，并采用更有效的湿法冶金处理路线，以回收增加价值的产品，例如锰条或其他氧化物，这些盐可以进一步加工生产更有价值的产品，如金属锰。

2 氧化物矿石的选矿

氧化锰矿被认为是最具商业价值的锰矿产品，高品位氧化锰矿可直接用于化学和冶金用途。然而，这些资源中有很大一部分富含铁，被称为铁质锰矿。锰铁比在铁合金生产中起着至关重要的作用，高锰铁比的矿石是首选，而锰铁比小于1.5的矿石很少有合适的应用。采用不同的选矿工艺可选择性除铁，提高锰铁比。含铁锰矿石中含有两种铁矿物，其中有物理伴生的粗粒铁矿，如赤铁矿、针铁矿、磁铁矿等，较易用磁选方法选矿，另一种为含铁矿物与锰发生化学结合的矿石，如雅可比晶、双晶等，不能用常规方法分离。除了在硅酸盐锰矿中的重选和磁选的方法，氧化锰矿还有浮选法，另外，其湿法冶金选矿方法在氧化锰矿中也有多种不同的方法，例如离子交换法。

2.1 浮选法

浮选是一种已知的对低品位矿石进行提纯的方法，浮选法对氧化锰矿物的提纯也有较好的研究报道[20-21]。由于赤铁矿pH值在4.0～8.9，而软锰矿和赤铁矿pH值在4.2～7.4，所以浮选分离软锰矿和赤铁矿比较困难。对锰矿浮选的最早研究是在20世纪20年代末，研究者们用松油、油酸、硅酸钠和碳酸钠浮选含锰矿石的软锰矿，从含锰25.3 %的矿石中以较高产率得到了56%的锰精矿，并发现在锰矿物浮选过程中，铁是一个很大的问题。

Parrent等人开展了泡沫浮选分离软锰矿和赤铁矿的研究，测试了矿物加工和采掘冶金中以油酸钠作为收集器与各种试剂(硅酸盐、磷酸二氢钠、马铃薯淀粉、丹宁酸、铜(II)硫酸盐和硫酸锰(II))配合从品位为93.38% Fe2O3,2.71% MnO和2.63% SiO2，主要含赤铁矿、软锰矿和石英矿为主的矿石中回收锰氧化物，尝试了不同的选择，能够生产出在90%质量比条件下达到60%锰回收率的精矿。

研究人员通过使用和不用阳离子捕收剂在软锰矿和方解石矿物浮选中的对比研究发现，软锰矿石和方解石的可浮性最大差异出现在pH值为7.5、有十二胺存在的情况下。大多数研究表明，采用水玻璃、氢氧化钠和油酸进行锰浮选可以有效地去除石灰性脉石，而锰和铁之间没有选择性分离。近年来也进行了类似的研究，使用常规浮选法对氧化锰矿进行提纯是可行的，但难以提高锰铁比。浮选研究综述表明，氧化锰矿物的浮选可以通过去除黏土或其他脉石矿物来提高锰品位，除铁的方法比较困难，但是生物浮选等方法相对比较新颖，需要进一步探索，以加强不需要矿物的选择性浮选。

2.2 离子交换法

离子交换法用来从含锰溶液分离金属如铜、铁、钴、镍和铅等金属，是一种比硫化物沉淀更环保的方法。螯合剂、天然沸石、活性炭、树脂和浸渍了螯合剂的液体有机物常被用来进行阳离子或阴离子交换。该工艺对金属的吸附能力有限，因此更适合于去除痕量金属杂质，制备高纯度锰溶液。Patil等人对废水中锰的去除技术进行了详细的综述，报告指出这是一种节能和经济的技术，是唯一可以有效实现百万分之九的极稀溶液的离子浓度水平，但它更适合小规模操作，选择性不强，这增加了操作成本，因此相对在矿石加工中不太受到欢迎。

2.3 存在的挑战

含铁锰矿的选矿是一项具有挑战性的课题，主要是由于铁锰矿物与锰矿物具有相似的物理化学性质。这两种金属的矿物在物理性质上的差距非常小，例如密度、zeta电位、磁化率、导电性等，这限制了物理选矿成功率。通过还原焙烧可以扩大赤铁矿和软锰矿磁化率之间的差距，虽然增加了成本，但仍是有效利用含铁锰矿的一个有吸引力的选择。预还原的锰精矿和富铁副产物可以使该工艺在经济上具有利用路基矿石的可行性，优化还原剂用量可进一步提高工艺效率。

文章来源：《湿法冶金》 网址: http://www.sfyjzz.cn/qikandaodu/2021/0420/453.html